[发明专利]C-Si-N质硅钢炉底辊套管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炉底辊套管技术领域。具体涉及一种C-Si-N质硅钢炉底辊套管及其制备方法。

背景技术

20世纪80年代以来，钢铁工业开发出连续退火炉用于生产高质量钢薄板，由此产生了对高质量炉底辊的实际需求，而且这种需求随着钢铁工业的发展而日益增长。由于硅钢薄板具有特殊的物理性能，生产硅钢板的连续退火炉对炉底辊套管具有更加独特的要求，目前硅钢炉底辊所使用的套管为碳质材料套管。

专利JP57140377A、JP57137419A、CN1117479、CN1994967、CN2199206和CN 1092324A分别叙述了硅钢炉底辊套管及其制备和表面处理方法，所制备的碳质炉底辊套管能够用于硅钢板的成产，其中日本炉底辊套管的质量较好。自20世纪80年代至今，这种碳质炉底辊套管为硅钢板的生产发挥了巨大的作用，一直处于不可替代的地位。但是，在生产应用中也存在一些突出的问题，如辊表面结瘤并划伤硅钢板，影响硅钢板的电性能而造成废品；耐磨性差，使用一段时间后套管中间被磨损变细而形成“哑铃状”，造成钢板变形而出现次品；抗氧化性不好，在热处理硅钢的高温条件下逐渐被炉中的高温H₂O气体所氧化，使碳质炉底辊套管表面疏松、出现麻面、降低耐磨性、进而缩短使用寿命，同时也会出现加剧结瘤并影响硅钢板质量等系列问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种抗氧化性能好、强度高、耐磨性好、气孔率低、不结瘤和有利于提高硅钢板质量的C-Si-N质硅钢炉底辊套管及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：按如下步骤进行：

第一步：配料与混碾，将15～35wt％的碳质原料颗粒、20～40wt％的≤180目碳质原料粗粉、40～55wt％的≤300目碳质原料细粉和1～15wt％的Si细粉混合，外加上述混合料5～18wt％的结合剂，混碾20～30分钟；

第二步：成型与氮化烧结，混碾后压制成型为硅钢炉底辊套管管坯，将该管坯装入N₂气氛烧结炉，升温至1450～1700℃，保温4～8小时烧结；

第三步：浸渍处理，将氮化烧结后的管坯置于密封的压力容器内，在真空度为10000～20000Pa条件下保持15～30分钟，开启阀门注入焦油至管坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为10000～20000Pa，保持15～30分钟；

第四步：焙烧，将浸渍处理后的管坯于还原气氛下升温至1400～1450℃，保温4～8小时；

第五步：机械加工，将焙烧好的管坯采用车床和磨床加工至表面粗糙度≤12.5，即制备成C-Si-N质硅钢炉底辊套管。

上述技术方案中：碳质原料为致密不定形碳，其中的灰分≤8％；碳质原料颗粒为粒径≤0.5mm的碳质原料；Si细粉为粒径≤300目的Si粉；结合剂或为沥青粉或为酚醛树脂或为沥青粉与酚醛树脂的混合物；压制成型是用等静压方法压制，压强为200～300MPa。

由于采用上述技术方案，本发明采用碳质原料细粉和Si细粉，配料是以细粉为主，所制备的C-Si-N质硅钢炉底辊套管具有致密性好、气孔率低而且孔径小等优点；同时在高温烧成过程中，Si细粉分别与N₂反应生成Si₃N₄微晶体、与C反应生成SiC微晶体，能增加套管的强度、提高了耐磨性，增强了该套管的抗氧化性能；高温烧成时，无定形碳容易石墨化而转化成石墨结构，有利于其表面的自润滑性能，保障硅钢板的表面光洁度，在生产使用中表面不结瘤，有效地解决了因表面结瘤而划伤硅钢板的问题。另由于该套管具有抗氧化性和耐磨性好的特点，可有效减缓套管的使用磨损，增强材料的耐用性，延长使用寿命，提高经济效益。

因此，本发明具有使用寿命长、抗氧化性能好、强度高、耐磨性好、气孔率低、不结瘤和有利于提高硅钢板质量的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料的理化技术参数统一描述如下：碳质原料为致密不定形碳，其中的灰分≤8％，碳质原料颗粒为粒径≤0.5mm的碳质原料；Si微粉≤300目；压制成型是用液压机等静压方法压制，压强为200～300MPa。实施例中不再赘述。

实施例1

一种C-Si-N质硅钢炉底辊套管及其制备方法。其制备步骤是：